多波束數(shù)據(jù)檢查標(biāo)準(zhǔn)化若干建議

任永濤

【摘 要】多波束測深系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制也非常重要。本文通過筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)多波束數(shù)據(jù)檢查的流程、內(nèi)容及方法

【關(guān)鍵詞】多波束；作業(yè)流程；檢查流程；外業(yè)數(shù)據(jù)

0 引言

目前在我國測繪產(chǎn)品的檢查實(shí)行“兩級(jí)檢查，一級(jí)驗(yàn)收制度”。兩級(jí)檢查是指過程檢查和最終檢查。但是鑒于海洋測繪作業(yè)的特殊性，質(zhì)量檢查人員不可能全程跟蹤檢查每一個(gè)過程，更重要在于多波束數(shù)據(jù)的檢查一直都是憑借檢查人員自身的素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)，沒有一套標(biāo)準(zhǔn)化流程，這樣就造成每個(gè)檢查人員檢查內(nèi)容及方法也大相徑庭。因此流程化標(biāo)準(zhǔn)化的檢查方案不僅有助于檢查人員提高檢查效率更有助于提高測繪產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 多波束測深系統(tǒng)作業(yè)流程

多波束測深系統(tǒng)是一種多傳感器的復(fù)雜組合系統(tǒng)，是現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)、高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)、高分辨顯示技術(shù)、高精度導(dǎo)航定位技術(shù)、數(shù)字化傳感器技術(shù)及其他相關(guān)高新技術(shù)等多種技術(shù)的高度集成。正因?yàn)槎嗖ㄊ到y(tǒng)的復(fù)雜性導(dǎo)致影響多波束測深數(shù)據(jù)質(zhì)量的因數(shù)很多。因此非常有必要熟悉多波束作業(yè)的流程、工序、生產(chǎn)環(huán)節(jié)。這樣在檢查過程中才能得心應(yīng)手。下圖為多波束測深系統(tǒng)作業(yè)流程圖。

2 多波束數(shù)據(jù)檢查流程

多波束測深系統(tǒng)以其高精度、高效率、全覆蓋的優(yōu)越性廣泛應(yīng)用于各種類型的海洋測量工程中，如航道疏浚施工測量、沉船等障礙物掃測、港口航道圖確定通航尺度而實(shí)施的港池航道及錨地多波束全覆蓋測量以及特殊淺點(diǎn)加密測量等。盡管如此，國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范的缺失造成對(duì)多波束數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制和成果數(shù)據(jù)的檢查工作一直沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范遵循。因此探討多波束數(shù)據(jù)檢查工作的標(biāo)準(zhǔn)化流程化對(duì)推廣多波束技術(shù)應(yīng)用，提高多波束數(shù)據(jù)質(zhì)量有著重要意義。下圖為筆者經(jīng)過多年的基層測量及檢查工作總結(jié)多波束檢查流程圖。

3 多波束數(shù)據(jù)檢查內(nèi)容

3.1 儀器及軟件檢查

多波束測深系統(tǒng)作業(yè)過程中使用到的儀器和軟件較多，其中儀器設(shè)備包括：多波束測深系統(tǒng)、單波束測深儀、水準(zhǔn)儀、GPS、聲速儀。軟件包括：QINSY、HYPACK、HIPS、南方CASS。軟件檢查是指在測量過程中使用的所有軟件都必須經(jīng)過鑒定和驗(yàn)收。 儀器檢定包括兩個(gè)方面：一方面是儀器設(shè)備是否經(jīng)過專門儀器檢定部門檢定，確保有效證書及在有效期內(nèi)。二方面是儀器在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行檢定（自檢項(xiàng)目）。

3.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)核查

在多波束測量過程中需要使用相應(yīng)的控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)。因此需要對(duì)所用控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行核查。控制點(diǎn)是平面精度控制和參數(shù)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。水準(zhǔn)點(diǎn)直接關(guān)系深度基準(zhǔn)面的確定進(jìn)而直接影響水位數(shù)據(jù)的正確與否。

3.3 外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查

多波束外業(yè)數(shù)據(jù)受影響因素很多，外業(yè)采集數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到最終的成果質(zhì)量。因此對(duì)外業(yè)數(shù)據(jù)的把控顯得尤為重要。外業(yè)過程中檢查內(nèi)容有：

① 測線布設(shè)是否合理。主測線寬度不能大于有效掃測寬度的80%，重要航行區(qū)域測深線間距不大于有效掃測寬度的50%。有效掃測寬度取決于儀器性能、測區(qū)水深、水位、回波信號(hào)質(zhì)量。

② 船體坐標(biāo)系檢查。船體坐標(biāo)系主要用來表示測量船舶與多波束換能器、GPS、姿態(tài)傳感器之間的相對(duì)關(guān)系從而確定水下測量點(diǎn)額空間關(guān)系，實(shí)現(xiàn)波束的空間位置轉(zhuǎn)化。船體坐標(biāo)系的參數(shù)精度直接影響水深點(diǎn)的平面精度與測深精度。

③ 多波束系統(tǒng)誤差校準(zhǔn)標(biāo)定檢查。多波束系統(tǒng)標(biāo)定主要是消除多波束安裝時(shí)造成的系統(tǒng)誤差。分別是橫搖（Roll）、縱搖（Pith）、艘搖（Yaw）。目前多波束系統(tǒng)基本都配置秒脈沖，其很好消除GPS延時(shí)誤差。在外業(yè)標(biāo)定時(shí)不需要考慮標(biāo)定時(shí)延。

④ 表層聲速和剖面聲速檢查。多波束測量過程中需要采用到兩個(gè)聲速，一種是表層聲速即是多波束換能器深度處的聲速值，用于形成波束導(dǎo)向。表層聲速出錯(cuò)對(duì)多波束數(shù)據(jù)會(huì)造成不可挽回的錯(cuò)誤。另一種是剖面聲速，是所測區(qū)域內(nèi)各個(gè)不同深度處的聲速值。用于獲得波束位置和深度。剖面聲速過大或過小會(huì)造成平坦海底形成“笑臉”和“哭臉”。

⑤ 水準(zhǔn)檢查。通過水準(zhǔn)聯(lián)測確定水位站與深度基準(zhǔn)面間的高差關(guān)系。目前常用的深度基準(zhǔn)面有：理論最低潮面、珠江基面、航行基面。水準(zhǔn)聯(lián)測影響最終潮位的正確與否。

⑥ 潮位檢查。潮位不完善會(huì)導(dǎo)致相鄰的測深條帶間的拼接斷層。潮位直接影響不是精度而是真實(shí)水深的正確與否。

⑦ 多波束回波信號(hào)質(zhì)量檢查。多波束外業(yè)回波信號(hào)的好壞直接影響內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量。船體本身的震動(dòng)及噪音、換能器、姿態(tài)傳感器的穩(wěn)固程度、測區(qū)海況、作業(yè)時(shí)船速、測區(qū)水質(zhì)、作業(yè)時(shí)各種采集參數(shù)都對(duì)外業(yè)回波信號(hào)有直接的影響。

3.4 外業(yè)記錄表格檢查

外業(yè)測量記錄表是處理內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)時(shí)的重要參考。船舶每天吃水、換能器吃水、表層聲速這些重要信息應(yīng)在表中詳細(xì)清楚的做好記錄。

3.5 內(nèi)業(yè)成果檢查

多波束掃測數(shù)據(jù)處理在Caris軟件的HIPS模塊進(jìn)行，處理順序?yàn)椋孩俳㈨?xiàng)目；②數(shù)據(jù)導(dǎo)入；③ 姿態(tài)、導(dǎo)航、水深數(shù)據(jù)檢查編輯；④ 聲速改正； ⑤ 潮位改正；⑥ 數(shù)據(jù)合并；⑦ 塊模式（SUBSET）下精處理；⑧輸出水深。內(nèi)業(yè)檢查內(nèi)容有：a、船配文件參數(shù)檢查；b、多波束標(biāo)定參數(shù)檢查；c、導(dǎo)航、姿態(tài)數(shù)據(jù)檢查；d、聲速是否改正；e、潮位是否改正；f、可疑水深排查；g、圖版經(jīng)歷簿填寫完成與正確性檢查。

3.6 成果上交資料完整性檢查

多波束測量最終上交成果資料應(yīng)按照J(rèn)T/T 790-2010《多波束測深系統(tǒng)測量技術(shù)要求》中規(guī)定提交所有成果。保證上交資料（下轉(zhuǎn)第66頁）（上接第61頁）符合相關(guān)規(guī)范要求準(zhǔn)確、美觀、完整。

4 成果檢查方法

鑒于海洋測量的復(fù)雜性和特殊性。目前為止沒有成熟的質(zhì)量檢查軟件自動(dòng)檢查從而評(píng)定成果質(zhì)量。通常還是人工檢查。多波束測量過程主要分為外業(yè)采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。因此根據(jù)檢查內(nèi)容不同采用不同檢查方法。檢查方法根據(jù)檢查內(nèi)容不同分為：外業(yè)實(shí)地檢查、內(nèi)業(yè)水深圖面檢查、水深數(shù)據(jù)外符合比對(duì)（主檢比對(duì)）、水深歷史數(shù)據(jù)比對(duì)。

5 結(jié)束語

多波束測深系統(tǒng)應(yīng)用愈發(fā)廣泛。用戶對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求也越來越高，因此制定通用的、有可行性的、簡單易行的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查行業(yè)規(guī)范迫在眉睫。

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[5]《測繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》GB/T 24356-2009.

[責(zé)任編輯：張濤]